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推動環境共生建築－生態竹屋執行成果及展望
資料來源：農政與農情
所屬地區：台灣
林務局造林生產組 許美玲
台灣因為地理位置與氣候條件屬於濕熱海島型氣候，極適合竹類生長，由北到南處處可見「竹」的蹤跡，竹林面積高達15萬公頃。在傳統建築材料中，竹材被廣泛使用，另外亦製成如生活器具、樂器、禮器等，對人民的日常生活、文化藝術、經濟活動與房舍構築等有著深遠的影響。如同蘇東坡所言：「食者竹筍，庇者竹瓦，載者竹筏，爨者竹薪，衣者竹皮，言者竹紙，履者竹鞋，直可謂一日不可無此君也。」
近年來，因人類的不當開發活動，導致地球正面臨生態與能源各方面的危機，受全球性地球環境變遷的影響，各國皆已陸續展開建築環境永續發展的行動，並逐步推動與實踐「綠建築」。台灣由於營建資源並不充裕，建築材料大部分仰賴進口。而台灣擁有豐富的竹林資源，如能應用過去使用最久、能再生循環、物美價廉的竹材，開發為綠建材，將可達到「永續發展」的重要目標。
竹材平行竹纖維方向所能承受的抗拉強度超過木纖維10 倍以上，強度與軟鋼近似(約15000psi)，超過混凝土；另外，竹膠合板的強度及對溫度或溼度變化的穩定性都遠優於木膠合板等；因此可知，竹材構件經過適度的結構與構造設計，及採用新技術來增加竹建材應用範圍，即能以工業化的型式大量製造、快速生產發展為竹構造建築，摒除一般人對竹材強度弱、耐候性差、壽命短、安全性不足的刻板印象。
生態竹屋建築基地位於宜蘭縣羅東鎮北側入口，屬於羅東鎮都市計畫區之林業文化園區，該地於民國13年由羅東地方仕紳捐贈予當時總督府營林局，做為羅東出張所，並於民國15年完成辦公廳舍、貯木場、貯木池等營林所需設施。當時該地區即廣布竹林，故舊地名稱為「竹林」，隨後建置的太平山森林鐵路終點站也稱為「竹林驛」。選擇於羅東林業文化園區建置生態竹屋，其實另有歷史傳承的意義。
本棟生態竹屋，集合了林務局與工研院多年來各項研發結果之大成，除精心考量並設計各項微環境的生態系統，以減少對基地及週遭環境的生態衝擊，亦加入各項可因應宜蘭多雨潮濕、強風等問題的設計要素。為落實生態化的空間設計理念，亦配合既有的空間位置，座落於環湖步道及生態池之間；並於空間結構上以空調管線、水循環系統緊密連結兩種空間，形成一個可調節氣溫與再利用的循環系統。
為因應竹屋及週邊生態環境後續的引水澆灌及暴雨排水等問題，於空間設計上延伸環湖步道旁所新設的生態溝至設計基地範圍，並利用埋設管道及陰井與農田水利圳連結。
在觀景及生態體驗環境設計部分，利用竹屋戶外平台向生態池延伸，使民眾可以於室內眺望或站立於露台觀景；而連結環湖步道的戶外廊道，則可讓民眾舒適地漫步於竹屋、環湖步道、儲木池畔間，並享受森林自然環境釋放的芬多精。
在戶外空間設計部分，設有生態池與親水空間，讓野生動植物有適當的生長及隱蔽處所；親水空間與通道則設於水池邊緣。另建築廢棄物回收及再利用，係利用戶外水池岸邊，以國產大理石工廠廢棄的材料、天然石頭及磚塊，作為水岸段堆砌石塊，並布置成多孔隙生態空間、休憩椅、隔離帶，以營造生態多樣化並製造多變化的視覺效果。
建築設計說明
一、建築機能
生態竹屋以展示及教育為主，除強調模組化竹建材應用，室內一樓空間規劃為開放式展場，可提供各種國產竹製產品、新興竹炭產品、及健康自然塗料等綠色建材展示。二樓是兼具環保及節能之小型居家空間設計，例如自然通風及採光，乾濕分離衛浴設備採低流量蓮蓬頭及低水量馬桶，提供實際體驗生態竹屋的各種好處，並將這種美好體驗傳播出去，讓社會大眾欣然接受竹屋、喜愛竹屋，進而推廣竹屋。
二、建築形式
竹屋為樓地板面積約150平方公尺之二樓層改良式竹構造建築，一樓樓板自基地地面抬高約1、0公尺，係為因應宜蘭多雨潮濕的氣候條件；結構體採複合式建材即輕型鋼構及竹材，可擷取兩種建材優點及發揮兩者組合的新建築美感，屋頂則採斜屋頂以配合竹林文化園區景觀意象。
三、構造材料
因宜蘭位於台灣東北，夏季多颱、多雨，冬季東北季風強勁，又處多震帶，考慮抗風防颱及抗震之結構安全，採擷輕型鋼構(鋼構需先經電鍍防蝕處理及防鏽處理)、發泡陶磁及飛灰混凝土結合做為主要構造體，再搭配各種新研發的竹建材，是一種改良式柔性結構建築體設計。所使用的竹建材包含竹管材、竹積層材、竹纖維粉牆板、竹編牆、竹薄板材及以竹活性碳粉末製成之天然油漆等。
使用於室內之竹材，為考慮無毒性、耐久性，採用天然竹醋液做為防蟲抗菌材料，所有竹材皆以煙燻之無毒防蟻方式，使用壽命可維持數十年。另外，亦將微/奈米竹碳技術應用於竹粉牆、活性碳塗料以及空氣過濾、水質淨化等功能，相關林業科技逐步應用於生態竹屋上，達到展示教育功能。
四、誘導式設計(PASSIVE DESIGN)手法
(一)干欄式建築
配合宜蘭地區高濕多雨，傳統民居也有類似東南亞赤道地區國家的干欄式建築(即建築物樓板整個架高在基地面上，可以達到防潮及空氣對流除濕的效果)，竹屋延續宜蘭風土建築意向，採取干欄式建築做法，可傳承先民之環境調節智慧並具傳統創新的時代意義。
(二)自然空氣對流
生態竹屋外牆及屋頂以竹管建材為主，竹管材為中空具有空氣層，且竹材之竹肉部分密含維管束，具緻密空氣層，可有效阻隔熱傳導。另外適當的樹蔭遮蔽，也是一種天然良好隔熱材料，可減少室內熱負荷，感覺較為舒適。
竹屋外牆的節能設計，採持續邊緣及下端通風(Continuous Ridge and Soffit Venting)手法，窗台以下部分以剖半竹管互搭，中間保留空氣層，利於空氣緩慢通過。由戶外生態池之熱交換冷空氣藉助埋在地表下方的冷空氣通道流入竹屋，再藉由中庭熱浮力原理的煙囪效應(Thermal Chimney)讓熱空氣上浮至二樓空氣對流窗流出，形成自然通風除熱及改善室內空氣品質。
(三)生態池調節建築室內溫度
位於生態竹屋旁的生態池除在林業文化園區扮演生物多樣性溫床之外，亦具有竹屋誘導式冷暖系統(Passive Heating and Cooling Design)之功能。藉由池體及地表溫度與周邊空氣環境高低差特性，夏天時利用地表層1公尺以下之風道將冷空氣引入竹屋內做室內溫度調節(約可調降8～12℃)，並於管末端利用竹炭吸放濕功能，淨化引入的空氣及調節空氣溼度，這是利用自然力做為室內環境規劃的建築設計手法。
(四)自然採光
利用竹屋斜出簷遮陽，窗戶可選擇較大面積開窗，以利通風及有效照明採光，竹屋周邊的自然景觀也可透過窗戶延伸進入室內，與自然融為一體。中庭挑高的屋頂，採以半透明薄膜，屋頂的天光可貫穿一、二樓，屬於自然採光，白天不需人工照明，可節省用電，也契合生態竹屋環保、節能概念。
(五)遮陽處理
生態竹屋採深出簷方式遮陽，形成一圍繞竹屋的迴廊，可使遊客停駐參觀並延伸至戶外露台觀賞生態池生態及植栽，與自然生態教育結合。
(六)生態池污水處理系統
生態池淨化功能
在生態池中的植物，由根部吸收水中營養物質後，傳輸至葉面進行生長及光合作用；莖部在水體中，具有降低流速及攔阻污染物之功用，達到沉澱之效果；葉面進行光合作用時，產生氧氣可藉由根部傳至水體中，增加水中之溶氧。根部附近的土壤成為好氧區，其他區域之土壤則為厭氧區，再由微生物進行同化作用或異化作用，進行硝化、脫硝及磷沉澱，此一輸送氧至根部而形成根部好氧區之效應能有效的去除溼地中的營養鹽，達到淨化水質之效果。與ㄧ般傳統之廢污水處理系統比較，具有省能源、低成本、無二次污染、操作維護簡單、不破壞生態等優點，又可以提供生態棲息空間、土地復育、自然景觀等優點。人工溼地在善用水資源的技術上，是為一個具有經濟效益的自然處理方法，此外，若將經生態池處理後之污水回收再利用，可達到水資源永續再利用之目的。
將竹屋架高後設置一座污水處理箱體，內含沉澱池、竹碳過濾池之二級處理後才排放入竹屋生態池，利用水生植物進行最後分解及水面放置竹炭過濾箱體進一步過濾水質，達到淨化池水效果。為使生態池成為一個可自行循環的生態系統，水生植物池將扮演中下水淨化污水的角色，污水經由池中底泥過濾，並經由土壤或水中微生物分解後，將可成為有利水生植物生長所需的營養鹽，進而達到吸收污染源、淨化水質的效果。
雨水再利用
竹屋的雨水收集系統，係利用週邊的地表水及竹屋生活廢水，分流處理後經竹炭過濾及水生植物的根莖吸附分解後，可作為生態池的中水灌溉系統水源。
生態竹屋未來效益與展望
一、對生態產業之貢獻
生態竹屋重整傳統竹製建材使其成為新的功能性建材，促進竹產業發展。並以模組化、易拆換設計，提高施工效率，也鼓勵產品創新與工業化的生產，提升國內建材工業的品質。營建系統產品的技術領先，有助於開拓國際市場，並提升台灣的國際角色。
二、 永續性與環保效益
竹建材具有可修復性、可再生性及提高回收效率。提高建築物的節能效益，亦可減少CO2排放，減少營建廢棄物產生。同時有建築空間的彈性及設備管線維修與變更的方便性。
生態竹屋預訂於96年5月開放，可供民眾生態教育及生活體驗，羅東林管處將有專業義工進行解說。我們期許生態竹屋引領國人迎接「綠建築」的新時代，並有助生態產業發展與環境永續。(農政與農情第176期)
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